[发明专利]一种氮杂环的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮杂环的制备方法，属于有机化学领域。

背景技术

氮杂环化合物是具有环状结构，且环上的原子除碳原子外，还含有氮原子的化合物。氮杂环化合物是重要的有机化合物, 广泛应用于医药、农药，材料等领域。浙江凯普化工有限公司最近已将1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷作为一种金属离子鳌合剂成功地应用于有机合成。

现有的1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成通常需要先用胺与对甲苯磺酰氯反应生成对甲苯磺酰胺，再经环合、脱磺酰基、甲基化制备得到。对甲苯磺酰氯价格较高、分子量大，且其在此制备工艺中并不参与氮杂环骨架构建，从而造成此制备工艺原子经济性差，成本较高。因此寻找一种对甲苯磺酰氯的替代原料对制备1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷具有重要意义。

1983年路易斯安那州立大学的Newkome教授用三乙烯四胺与甲磺酰氯反应生成甲磺酰胺，再与乙醇钠反应生成甲磺酰胺钠盐，用生成的钠盐与6,6’-二-(氯甲基)-2,2’-联吡啶进行环合反应生成联吡啶氮杂环化合物。此方法虽避免了对甲苯磺酰氯的使用，但是需要先制备甲磺酰胺钠盐后，再进行环合反应，操作较复杂。用甲磺酰氯替代对甲苯磺酰氯制备1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷还未有成功例子报道。用甲磺酰氯替代对甲苯磺酰氯，又不需要先合成甲磺酰胺钠盐、再进行环合反应制备氮杂环更未有报道。因此开发一种用甲磺酰氯替代对甲苯磺酰氯，不需要先合成甲磺酰胺钠盐，可以直接进行环合反应制备1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷的工艺有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的氮杂环的制备方法。

    为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明氮杂环的制备方法包括如下步骤：

一种氮杂环的制备方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）二乙烯三胺或三乙烯四胺与甲磺酰氯反应生成甲磺酰胺；

（2）甲磺酰胺与具有如化学式（a）所示结构的化合物在两相反应中，并在90℃至回流条件下，经苄基三乙基胺化合物和15-冠-5复合催化环合得到甲磺酰胺氮杂环, 

                                                                           

其中，X代表溴、碘或磺酸酯；

（3）将甲磺酰胺氮杂环进行脱甲磺酰基，然后再作甲基化处理。

进一步地，本发明如化学式（a）所示结构的化合物为1，2-二溴乙烷、1，2-二碘乙烷、1，2-二乙醇二对甲苯磺酸酯、1，2-二乙醇二甲磺酸酯、1，2-二乙醇二苯磺酸酯或1，2-二乙醇二三氟甲磺酸酯。

进一步地，本发明所述两相反应中的“两相”为有机相和水相。

进一步地，本发明所述有机相的溶剂为甲苯或二甲苯。

进一步地，本发明所述苄基三乙基胺化合物为苄基三乙基氯化铵、苄基三乙基溴化铵、苄基三乙基碘化铵或苄基三乙基氢氧化铵。

进一步地，本发明的步骤（3）中，将甲磺酰胺氮杂环进行脱甲磺酰基是在浓硫酸中、180℃条件下进行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以甲磺酰氯替代对甲苯磺酰氯，既能有效地降低成本，又能使得所生成的磺酰胺拥有一定的反应活性。并且通过苄基三乙基胺化合物和15-冠-5复合作用进一步增强酰胺基反应活性，使得甲磺酰胺能与具有如化学式（a）所示结构的化合物直接一步成环。从而不需要先制备甲磺酰胺钠盐后再进行环和反应，减少了反应步骤，节约了生产成本，提高了生产效率。本发明用甲磺酰氯替代对甲苯磺酰氯，不需要先制备甲磺酰胺钠盐，可以直接进行环合反应制备1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷和1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷，且产率不低于现有技术。

具体实施方式

实施例1：  1,4,7,10-四甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷的制备